Analisi delle serie storiche

Le principali componenti climatiche (piovosità e temperatura media) sono state analizzate utilizzando i dati forniti dall’UCEA di Roma, per un periodo di 43 anni, dal 1961 al 2003. Si tratta di dati mensili, per un totale di 516 osservazioni. Per quanto riguarda l’ammontare di risorsa idrica presente a livello di bacino e quella distribuita dal Consorzio agli agricoltori, i dati sono stati forniti direttamente dal Consorzio di Bonifica della Nurra. In questo caso si tratta di serie storiche di dati mensili di 12 anni, dal 1992 al 2003, per un totale di 144 osservazioni.

Su tali dati è possibile eseguire due ordini di considerazioni: la prima sull’evoluzione di lungo periodo dei fenomeni, per osservare se è presente un andamento generale delle serie, ossia un trend, la seconda sulla variabilità dei fenomeni, in quanto si potrebbe avere un trend costante ma in presenza di fenomeni più variabili. Tale aspetto viene colto dall’analisi dei residui della serie ottenuti dalla sua decomposizione.

L’analisi delle serie storiche di precipitazione e temperatura media è stata condotta effettuando una decomposizione considerando un effetto moltiplicativo tra le varie componenti (Spiegel, 1973):

in cui:

X: serie osservata

T: Trend, calcolato con il metodo dei minimi quadrati e considerato lineare.

S: Stagionalità, valutata calcolando la mediana per mese sui valori percentuali ottenuti dal rapporto tra ciascun valore della serie e la media per anno.

C: Ciclo, è stato trascurato in quanto si è assunto che non sia presente in fenomeni di tipo climatico.

ε: Residui, valutati detrendizzando e destagionalizzando la serie osservata. In questi valori ricadono eventi casuali ed aleatori non attribuibili ai fenomeni precedenti. Questa componente è in grado di fornire utili informazioni in merito alla variabilità dei fenomeni. Per valutare tale variabilità è stato calcolata la Deviazione Standard per ciascun anno, di cui si è fatta una media mobile a 3 anni, in grado di eliminare le asperità della serie ottenuta.

Per quanto riguarda la serie di risorsa idrica disponibile a livello di bacino, l’analisi è stata condotta sui valori medi annui, mentre per quella relativa all’acqua fornita dal Consorzio per uso agricolo sono stati considerati i valori totali annuali. In tale modo è possibile valutare se le variazioni degli andamenti delle serie di precipitazione e temperatura e gli incrementi di variabilità influiscono sull’ammontare della quantità di acqua presente mediamente a livello di bacino e su quella che il Consorzio distribuisce annualmente agli agricoltori.

4.1.2 Precipitazioni

L’andamento delle precipitazioni mensili evidenzia che, nel periodo di osservazione, si è avuta un lenta ma costante diminuzione, come mostra il trend della serie (Fig. 4.1):

Y = - 0,0381X + 55,65

La diminuzione delle precipitazioni, ovviamente, ha creato e potrebbe creare in misura maggiore in futuro, notevoli problemi per quanto riguarda la disponibilità di acqua per l’irrigazione, in quanto potrebbe influire negativamente sulla disponibilità a livello di Consorzio.

Fig. 4.1: Andamento delle Precipitazioni nel periodo 1961-2003 Andamento Precipitazioni 0 50 100 150 200 250 300 350 400 1 51 101 151 201 251 301 351 401 451 501 Osservazioni mm Prec Trend

Per quanto riguarda la distribuzione mensile media nel periodo considerato (Fig. 4.2), questa evidenzia che le precipitazioni sono concentrate nei mesi autunnali ed invernali, per diminuire nei mesi primaverili ed estivi.

Fig. 4.2: Stagionalità delle Precipitazioni

Stagionalità 0 50 100 150 200 250

GEN FEB MAR APR MAG GIU LUG AGO SET OTT NOV DIC

Mesi

Inoltre, l’analisi dei residui permette di evidenziare l’eventuale tendenza alla variazione stagionale dei valori della serie. Analizzando la deviazione standard dei residui delle precipitazioni (Fig. 4.3), appare evidente l’andamento crescente della variabilità delle precipitazioni a livello mensile.

Fig. 4.3: Deviazione Standard mobile a 3 anni delle Precipitazioni

Deviazione Standard mobile 3 anni Precipitazioni

y = 2.7397x + 131.07 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 1962 1964 1966 1968 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 Anni D evi azi o n e S tand a rd

Tale risultato emerge anche osservando i grafici 4.4 e 4.5, relativi all’andamento delle precipitazioni mensili in due intervalli del periodo considerato: il primo è rappresentato dal periodo 1961-1965, mentre il secondo dal periodo 1999-2003. Sono stati considerati i valori medi di 5 anni e non un singolo anno per evitare di confrontare un anno particolarmente piovoso o con piovosità nella media con uno siccitoso. Il primo grafico è relativo alle differenze in valore, mentre il secondo riguarda le differenze come percentuale sul totale.

In termini assoluti è visibile che le precipitazioni sono inferiori nei mesi autunnali ed invernali, in particolare nel periodo settembre-aprile, mentre sono superiori negli altri mesi. Tale andamento è evidente anche se consideriamo i valori come percentuale sul totale.

Fig. 4.4: Andamento mensile della piovosità nei periodi 1961-1965 e 1999-2003 Andamento mensile della Piovosità

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic Mesi

mm

MEDIA '61-'65 MEDIA '99-'03

Fig. 4.5: Andamento mensile della % della piovosità nei periodi 1961-1965 e 1999-2003

Andamento mensile della % della Piovosità

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30%

gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic

Mesi

%

MEDIA '61-'65 % MEDIA '99-'03 %

Per quanto riguarda le precipitazioni, quindi, sono emersi due importanti aspetti:

1. presenza di un trend negativo

4.1.3 Temperature medie

Nel periodo considerato, la temperatura media presenta un trend positivo, a dimostrazione che si è avuto un leggero incremento dei valori (Fig. 4.6):

Y = 0,0012X + 15,72

Anche l’incremento delle temperature ha creato, e potrebbe creare in futuro, problemi per quanto riguarda la disponibilità di acqua per l’irrigazione, in quanto potrebbe influire negativamente sulla disponibilità a livello di Consorzio, incrementando l’evaporazione di acqua dai bacini. L’effetto delle temperature, comunque, sembrerebbe inferiore rispetto a quello delle precipitazioni.

Fig. 4.6: Andamento delle Temperature Medie nel periodo 1961-2003

Andamento Temperature Medie

0 5 10 15 20 25 30 1 51 101 151 201 251 301 351 401 451 501 Osservazioni °C Tmed Trend

Così come abbiamo visto per la serie storica delle precipitazioni, anche in questo caso è importante osservare come le distribuzioni sono distribuite nel corso dell’anno e valutare se ci sono state variazioni significative tra l’andamento mensile nel corso degli anni (Fig. 4.7). Infatti, è importante analizzare se l’aumento delle temperature medie emerso in precedenza è presente lungo tutto l’arco dell’anno o si concentra in alcuni mesi, in quanto la variazione delle temperature in determinati periodi può avere un notevole effetto sulle produzioni agricole e nel lungo periodo può comportare la scelta di certe colture rispetto ad altre da parte dell’agricoltore.

Fig. 4.7: Stagionalità delle Temperature Medie Stagionalità 0 20 40 60 80 100 120 140 160

GEN FEB MAR APR MAG GIU LUG AGO SET OTT NOV DIC

Mesi

°C

Per quanto riguarda l’andamento mensile medio nel periodo considerato, questo evidenzia che le temperature medie sono minori nei mesi autunnali ed invernali, mentre aumentano in quelli primaverili ed estivi.

Anche in questo caso si può notare, dall’analisi della deviazione standard dei residui (Fig. 4.8), la presenza di un andamento crescente della variabilità delle temperature medie a livello mensile.

Fig. 4.8: Deviazione Standard mobile a 3 anni delle Temperature Medie

Deviazione Standard mobile 3 anni Temperature Medie

y = 0.0062x + 7.8221 4 5 6 7 8 9 10 11 12 19 62 19 64 19 66 19 68 19 70 19 72 19 74 19 76 19 78 19 80 19 82 19 84 19 86 19 88 19 90 19 92 19 94 19 96 19 98 20 00 20 02 Anni D e vi az io n e S tand a rd

Tale risultato emerge anche osservando il grafico seguente (Fig. 4.9), relativo all’andamento delle temperature medie mensili in due intervalli del periodo considerato: il primo è rappresentato dal periodo 1961-1965, mentre il secondo dal periodo 1999-2003. Sono stati considerati i valori medi di 5 anni e non un singolo anno per evitare di confrontare un anno particolarmente freddo o con temperature nella media con uno caldo.

Fig. 4.9: Andamento mensile della temperatura media nei periodi 1961-1965 e 1999-2003 Andamento mensile della Temperatura Media

0 5 10 15 20 25 30

gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic

Mesi

°C

MEDIA '61-'65 MEDIA '99-'03

E’ visibile che le temperature medie sono superiori in tutti i mesi del periodo febbraio-ottobre, ad eccezione di settembre, mentre negli altri mesi le temperature sono più basse. Gli incrementi più marcati si registrano nei mesi primaverili-estivi, ossia nel periodo maggio-agosto.

Per quanto riguarda le temperature medie, quindi, sono emersi due importanti aspetti:

1. presenza di un trend positivo

4.2 Risorsa idrica disponibile a livello di bacino e fornita dal Consorzio per